DE3136629A1 - Vorverstaerker fuer einen infrarot-fernbedienungsempfaenger zum empfang von auf einer hf-traegerfrequenz pulscodemodulierten fernsteuersignalen - Google Patents

Description

• Vorverstärker für einen Infratot-Fernbedienungs-
• empfänger zum Empfang von auf einer HF-Trägerfrequenz pulscodemodulierten Fernsteuersignalen Die Erfindung betrifft einen Vorverstärker in einem Infrarot-Fernbedienungsempfänger mit einer Komparatorschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Bei der trägerfrequenzmodulierten Übertragung von Fernsteuersignalen mittels Infrarotlicht tasten die einzelnen Impulse der aus Impuls folgen (PPM, PCM oder Pulsabstandsmodulation) bestehenden Steuerbefehle eine HF-Sendestufe, die eine Leuchtdiode steuert. Die ausgestrahlten Impulse verändern emprängerseitig proportional der Lichtstärke den DuLchgangswiderstand eines Photodetektors, z.B.
• eine Fotodiode. Mittels selektiver Verstärker werden nur die Nutzsignale verstärkt. Derartige Verstärker und auch andere Schaltungskomponenten sowie empfangene oder im Empfänger überlagerte Rausch- und Störkomponenten bewirken u.U. Verzerrungen der Impulsan- und -abstiegsflanken.
• Hierdurch können die empfangenen Impulse in ihrer Zeitdauer von denen der gesendeten abweichen, was zu Fehlbedienungen führen kann. Zur Eliminierung von Rausch- und Störsignalkomponenten sowie zur Selektion des Nutzimpulssignals ist es aus dem Datenbuch der Firma Valvo "Handbuch Integrierte Schaltungen für digitale Systeme in Rundfunk- und Fernsehempfängern", 1980, Seite 395 und ff., bekannt, einen regelbaren Vorverstärker für Infrarot-Fernbedienungssignale vorzusehen, bei dem das mittels einer Fotodiode empfangene Signal von Gleichlichtkomponenten befreit und einem breitbandigen Differenzverstärker mit zwei regelbaren Stufen zugeführt wird. An den Ausgang der dritten Stufe sind ein Synchrondemodulator und eine Begrenzerstufe angeschlossen. Auf den Demodulator folgt eine Ausgangsstufe mit einem positiv gerichteten Ausgangssignal und einem negativ gerichteten Ausgangssignal zur Erzeugung der Regelspannung. Die Zeitkonstante der Regelstufe kann durch externe Beschaltung festgelegt werden. Das Ausgangssignal ist weiterhin an den Eingang eines Komparators gelegt, dessen Schwellenspannung mittels eines Widerstandes vorgegeben werden kann.
• Die bekannte Komparatorschaltung mit fest vorgegebener Schwellenspannung gestattet, daß die Komparatorschwelle so hoch gelegt wird, daß Rausch-und Störsignale unterdrückt werden. Am Ausgang erhält man Einzelimpulse, die den weiteren Auswertschaltungen zugeführt werden. Wie bereits beschrieben, haftet einem trägerfrequenzmodulierten Impulssignal der Nachteil an, daß die An- und Abstiegsflanken vom Schwingverhalten der selektiven Verstärker im Empfänger und den Rausch- und Störsignalkomponenten abhängig sind. Hierdurch bedingt, liegt am Komparatoreingang ein Impuls mit mehr oder minder unbestimmten Flanken an. Hinzu kommt, daß dieser Impuls bei Verwendung ungeregelter Verstärker je nach Fernbedienungsentfernung größere oder kleinere Amplituden aufweist. Da die Komparatorschwelle festgelegt ist, wird der Impuls jedoch immer den Komparator in den anderen Schaltzustand mit dem Ober- bzw. Unterschreiten des Schwellenwertes versetzen. Es ist verständlich, daß am Ausgang Impulse abgreifbar sind, die proportional dem Impuls signal unterschiedlich lang sind und damit vom gesendeten Signal abweichen.
• Empfindliche Auswertsysteme, z.B. mikroprozessorgesteuerte Systeme, setzen voraus, daß die ankommenden Steuerimpulse zeitlich genau den gesendeten entsprechen und gleiche An- und Abstiegsflanken aufweisen. Durch eine Monoflop-Schaltung oder eine andere Impulsaufbereitungsschaltung können die Impulse zwar in gewünschter Weise aufbereitet werden.
• Dies sind jedoch aufwendige zusätzliche Schaltungen, die ein Fernbedienungssystem wesentlich verteuern.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln eine Komparatorschaltung in einer Infrarot-Empfängerschaltung derart zu beschaltet, daß die abgegebenen Impulse unabhängig von der Amplitude den Rausch- und Störsignalen gleiche Längen aufweisen.wie die gesendeten.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Anspruch 1 wiedergegebenen technischen Lehre gelöst.
• Die Erfindung basiert darauf, daß die Schwellenspannung des Komparators in Abhängigkeit von der Amplitude des empfangenen demodulierten Signals verändert wird, und zwar wird sie im Verhältnis um den Teil angehoben oder abgesenkt, um den die Amplitude jeweils schwankt. Weist der Komparator einen Operationsverstärker auf, so müssen an beiden Eingängen die Spannungen in Abhängigkeit von der Amplitude angehoben werden. Es ist zweckmäßig, mit den Eingängen gemäß Anspruch 2 RC-Speicher zu verbinden und deren Ladezustände proportional der Amplitude des empfangenen ersten Impulses einer Impulsfolge eines Wortes zu verändern. Die Dimensionierung des RC-Speichers ist ebenfalls im Anspruch 2 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sir in den weiteren Unteransprüchen beschrieben.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• In Fig. 1 ist ein Infrarot-Vorverstärker dargestellt, der mit einer Komparatorschaltung verbunden ist. Der Vorverstärker weist eine Fotodiode 1 auf, die nrit der Katode an der Betriebsspannung UB angeschlossen ist. Die Varspannung wird gesiebt durch das RC-Glied aus dem Widerstand 2 und dem Kondensator 3.
• In Serie mit der Fotodiode 1 ist ein als dynamischer Lastwiderstand wirkender Transistor 4 geschaltet, wobei die Anode der Fotodiode 1 mit dem Kollektor des Transistors 4 verbunden ist und der Emitter des Transistors gegen Masse geschaltet ist. Gesteuert wird der dynamische Widerstand des Transistors 4 über seine Basis, die mit einem Kondensator 5 verbunden ist, der gegen Masse geschaltet ist und dessen Ladezustand sowohl über den Widerstand 6 als auch über die Diode 7 durch Anlegen einer Gleichlichtkomponente über den Widerstand 6 bzw. ein Signal, das amplitudenabhängig vom empfangenen Signal ist, verändert wird. Das Nutzsignal wird kapazitiv über den Kondensator 8 gekoppelt an den positiven Eingang eines Operationsverstärkers 9 gelegt, der durch Beschaltung eines gegengekoppelten Widerstandes 10 an den invertierenden Eingang und eines gegen Masse geschalteten Kondensators 11 als auf die Trägerfrequenz (35,7 kHz) abgestimmter selektiver Verstärker arbeitet. Die Vorspannung für den Operationsverstärker 9 wird über den Spannungsteiler mit den Widerständen 12 und 13 angelegt. Sie wird ebenfalls von der Spannungsquelle UB abgegriffen. Am Ausgang des selektiven Verstärkers 9 ist die Katode einer Diode 14 angeschlossen, mittels der das am Verstärkerausgang anliegende Signal gleichgerichtet wird. Die Anode der Diode 14 ist mit einem Kondensator 15 verbunden, der bei Nichtanliegen eines Fernsteuerimpulses über den Widerstand 16 (100 klL) von der Spannungsguelle UB aufgeladen wird. Ferner ist der Kondensator mit dem invertierenden Eingang eines alsVergleicher geschalteten Operationsverstärkers 17 des Komparators verbunden. Zwischen dem positiven Eingang und dem invertierenden Eingang liegt ein Widerstand 18, mit dem in Reihe ein weiterer Widerstand 19 gegen Masse geschaltet ist. Die Widerstände 16, 18, 19 bilden einen Spannungsteiler. Am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 18 und 19, der gleichzeitig am positiven Eingang des Qperationsverstärkers liegt, ist ein Kondensator 20 angeschaltet, der gegen Masse geschaltet ist. Der Kondensator 20 wird über die Widerstände 16, 18 bei Nichtanliegen eines Fernsteuerimpulses aufgeladen. Die an ihm anliegende Spannung bildet die Komparatorschwellenspannung. Der Kondensator am positiven Eingang weist eine wesentlich höhere Kapazität, 2,2 ç , auf als der Kondensator 15 am invertierten Eingang (4,7 nF). Der Widerstand 18 beträgt etwa 10 kA, der Widerstand 19 2,2 M--und ist sehr hochohmig. Das Spannungsteilerverhältnis ist so gewählt, daß am invertierenden Eingang eine etwas höhere Spannung als am positiven Eingang liegt. Dadurch ist am Komparatorausgang 21, der mit den Auswertschaltungen des Fernbedienungsempfängers verbunden ist, der Schaltzustand LOW (L) eingestellt. Durch Mitkopplung des Komparators über den Spannungsteiler 22, 23 wird die Ubertragungskennlinie wesentlich verbessert, d.h. am Ausgang sind Impulse mit einwandfreien An- und Abstiegsflanken und damit definierten HIGH/LOW-Zuständen abgreifbar.
• Bei Nichtanliegen eines Fernsteuerimpulses liegt am Ausgang des Komparators die Minimalspannung an (LOW-Zustand). Die am Ausgang des selektiven Verstärkers 9 abgreifbaren negativen Impulse, die in Fig. 2a dargestellt sind, schalten die Diode 14 leitend. Der Kondensator 15 entlädt sich schnell. Dies erfolgt aufgrund der geringen Zeitkonstante, die von dem kleinen Kondensator 15 und dem Durchgangswiderstand der Diode im wesentlichen bestimmt ist, sehr schnell. Dadurch liegt am Ausgang 21 der Komparatorschaltung die höchste Spannung an (HIGH-Zustand). Gleichzeitig entlädt sich auch der Kondensator 20 um eine bestimmte Spannung über den Widerstand 18. Da die Entladezeitkonstante jedoch sehr groß gegenüber der Entladezeitkonstante des ersten Integriergliedes ist, nimmt die Spannung am Kondensator 20 nur unwesentlich während der Zeitdauer des Anliegens eines Fernsteuerimpulses an der Diode 14 ab. Sobald mit ansteigender Flanke des nächsten Fernsteuerimpulses die sich neu einstellende Schwellenspannung am Kondensator 20 durch die Spannung am Kondensator 15 wieder überschritten wird, laden sich beide Kondensatoren wiederum über ihre vorgeschalteten Ladewiderstände auf. Gleichzeitig kippt die Komparatorschaltung wieder in den anderen Schaltzustand. Liegt ein Impuls mit einer höheren Amplitude an der Diode 14 an, so werden der Kondensator 15 und der Kondensator 20 mehr entladen, so daß erst die Komparatorschwelle etwas später unterschritten bzw. beim Wiederaufladen überschritten wird. Das System schwingt sich innerhalb von zwei anliegenden Fernsteuerimpulen aufgrund der abgestimmten Zeitkonstanten beider RC-Speicher derart ein, daß die Impulse, wie in Fig. 2b dargestellt, gleiche Breiten aufweisen wie die gesendeten.

Claims (5)

1. Patentansprüche S Vorverstärker für einen Infrarot-Fernbedienungsempfänger zum Empfang von auf eine HF-Trägerfrequenz pulscodemodulierten Fernsteuersignalen mit einer Fotodiode, die die auftreffenden Lichtimpulse in proportionale Stromimpulse umsetzt, und mit einem Demodulator und einer Komparatorschaltung, die das Nutzsignal von Rausch- und Störsignalen trennt, wobei die Komparatorschwelle durch Auslegung eines SDannungst.ei.lers an den vorhandenen Störpegel anpaßbar ist, von welcher Komparatorschaltung das Nutzsignal zum Steuern der einzelnen fernbedienbaren Funktionsschaltungen abgreifbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Komparatorschwelle in Abhängigkeit von der Amplitude des empfangenen Nutzsignals derart verschoben wird, daß die Längen der am Komparatorausgang abgreifbaren Impulse gleich lang denen der gesendeten sind.
2. 2. Vorverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreingänge (+-) mit je einem RC-Speicher verbunden sind, von denen der eine eine kleine Entladezeitkonstante und eine etwas kleinere Ladezeitkonstante als der zweite RC-Speicher aufweist, und der zweite eine wesentlich größere Entladezeitkonstante als der erste RC-Speicher aufweist, und daß vom zweiten RC-Speicher die Komparatorschwellenspannung abgreifbar ist, und daß beide RC-Speicher von einer Betriebsspannungsquelle auf das Ruhepotential des Nutzsignals aufgeladen und in Abhängigkeit vom Nutzsignal entladen werden.
3. 3. Vorverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem einen Eingang eines Operationsverstärkers über einen Spannungsteiler mit angeschlossenem RC-Speicher eine bestimmte Komparatorschwellenspannung anliegt, und daß an dem invertierenden Eingang ebenfalls ein RC-Speicher mit einer etwas höheren Betriebs spannung angeschlossen ist, und daß zwischen dem einen Eingang urddem invertierenden Eingang ein Widerstand des Spannungsteilers zwischengeschaltet ist, und daß mit dem Kondensator des RC-Speichers an dem invertierenden Eingang eine in Durchlaßrichtung geschaltete Diode verbunden ist, die von der negativen Nutzsignalkomponente leitend geschaltet wird, und daß die Entladezeitkonstante des RC-Speichers am invertierenden Eingang wesentlich kleiner ist als die Entladezeitkonstante des RC-Speichers am ersten Eingang des Operationsverstärkers.
4. 4. Komparatorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladezeitkonstante des am ersten Eingang des Operationsverstärkers der Komparatorschaltung anliegenden Integrationsgliedes wesentlich größer ist als eine Impulsdauer.
5. 5. Komparatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladezeitkonstante größer ist als die Dauer eines aus einer Impuls folge bestehenden Fernsteuerbefehles.